ansys計算非線性時會繪出收斂圖,其中橫坐標(biāo)是cumulative iteration number 縱坐標(biāo)是absolute convergence norm。他們分別是累積迭代次數(shù)和絕對收斂范數(shù),用來判斷非線性分析是否收斂。
ansys在每荷載步的迭代中計算非線性的收斂判別準(zhǔn)則和計算殘差。其中計算殘差是所有單元內(nèi)力的范數(shù),只有當(dāng)殘差小于準(zhǔn)則時,非線性疊代才算收斂。ansys的位移收斂是基于力的收斂的,以力為基礎(chǔ)的收斂提供了收斂量的絕對值,而以位移為基礎(chǔ)的收斂僅提供表現(xiàn)收斂的相對量度。一般不單獨(dú)使用位移收斂準(zhǔn)則,否則會產(chǎn)生一定偏差,有些情況會造成假收斂.(ansys非線性分析指南--基本過程Page.6) 。因此ansys官方建議用戶盡量以力為基礎(chǔ)(或力矩)的收斂誤差,如果需要也可以增加以位移為基礎(chǔ)的收斂檢查。ANSYS缺省是用L2范數(shù)控制收斂。其它還有L1范數(shù)和L0范數(shù),可用CNVTOL命令設(shè)置。在計算中L2值不斷變化,若L2<crit的時候判斷為收斂了。也即不平衡力的L2范數(shù)小于設(shè)置的criterion時判斷為收斂。
由于ANSYS缺省的criterion計算是你全部變量的平方和開平方(SRSS)*valuse(你設(shè)置的值),所以crition也有小小變化。如有需要,也可自己指定crition為某一常數(shù), CNVTOL,F,10000,0.0001,0
就指定力的收斂控制值為10000*0.0001=1。
另外,非線性計算中用到的一個開關(guān)是SOLCONTROL
如關(guān)閉SOLCONTROL 選項,那么軟件默認(rèn)收斂準(zhǔn)則:力或彎矩的收斂容差是0.001,而不考慮位移的收斂容差;如果打開SOLCONTROL 選項,同樣的默認(rèn)收斂準(zhǔn)則:力或彎矩的收斂容差是0.005,而位移收斂容差是0.05。
非線性收斂非常麻煩,與網(wǎng)格精度、邊界條件、荷載步等一系列因素有關(guān),單元的特點對收斂的影響很大,單元的性態(tài)不好收斂則困難些;合理的步長可以使求解在真解周圍不至于振蕩,步長過小,計算量太大,步長過大,會由于過大的荷載步造成不收斂。網(wǎng)格密度適當(dāng)有助于收斂,網(wǎng)格太密計算量太大,當(dāng)然太稀計算結(jié)果會有較大的誤差。究竟多少往往要針對問題進(jìn)行多次試算。
如果不收斂,可以考慮一下方法改進(jìn)
1.放松非線性收斂準(zhǔn)則。
(CNVTOL #Sets convergence values for nonlinear analyses).
2.增加荷載步數(shù)。
(NSUBST #Specifies the number of substeps to be taken this load step)
3.增加每次計算的迭代次數(shù)(默認(rèn)的25次)
(NEQIT #Maximum number of equilibrium iterations allowed each substep)
4 重新劃分單元試試,后續(xù)會得到不同的答案。
就我的經(jīng)驗,前兩種方法效果好一些,后一種方法不一定奏效。但應(yīng)注意到,放大收斂準(zhǔn)則其實是在降低計算精度的條件下得到近似解,并且放大的收斂準(zhǔn)則是否與實際相符或有實際意義應(yīng)仔細(xì)考慮。
CNVTOL, Lab, VALUE, TOLER, NORM, MINREF
ANSYS中,非線性收斂準(zhǔn)則主要有力的收斂,位移的收斂,彎矩的收斂和轉(zhuǎn)角的收斂。一般用力的控制加載時,可以使用殘余力的2-范數(shù)控制收斂;而位移控制加載時,最好用位移的范數(shù)控制收斂。
When SOLCONTROL,OFF, defaults to 0.001 (0.1%) for force and moment.
收斂精度一般可放寬至 5%,以提高收斂速度。
加快收斂的方法有一下幾種:
1可以增大荷載子步數(shù),nsubst,nsbstp,nsbmn,carry
2修改收斂準(zhǔn)則,cnvtol,lab,value,toler,norm,minref
3 打開優(yōu)化的非線性默認(rèn)求解設(shè)置和某些強(qiáng)化的內(nèi)部求解算法, solcontrol,key1,key2,key3,vtol(一般情況下,默認(rèn)是打開的)
4重新劃分網(wǎng)格,網(wǎng)格的單元不宜太大或太小, 一般在5~10厘米左右
5 檢查模型的正確性
下面計算收斂過程圖中的各個曲線的具體含義是什么?
非線性計算是一個迭代計算的過程,曲線表示兩次迭代之間的誤差,圖中分別表示力和位移在迭代過程中的每次迭代之間的誤差
關(guān)于ansys中收斂準(zhǔn)則(cnvtol)理解
ansys中依據(jù)缺省的收斂準(zhǔn)則,程序?qū)Σ黄胶饬RSS與VALUE*TOLER的值進(jìn)行比較;而VALUE的缺省值是在SRSS和MINREF中取較大值。現(xiàn)假如TOLER的缺省值是0.1的話,這個準(zhǔn)則是不是可以理解成后一次的SRSS是前一次的SRSS的01倍就收斂啦?
請指點
我是這樣理解的例如下面的命令流:
cnvtol,f,5000,0.0005,0
cnvtol,u,10,0.001,2
如果不平衡力(獨(dú)立的檢查每一個自由度)小于等于5000*0.0005(也就是2.5),并且如果位移的變化小于等于10*0.001時,認(rèn)為子步是收斂的。
ANSYS中收斂準(zhǔn)則,程序默認(rèn)力與位移共同控制,并且收斂的控制系數(shù)好像是0.001。這樣的收斂精度一般很難使塑性分析收斂,對于一般的塑性分析收斂問題,前幾個荷載步(彈性階段)用力與位移共同控制,進(jìn)入塑性后用力控制或位移控制,也可以先用力后用位移控制(位移控制比較容易收斂),至于控制系數(shù)取多少,自己根據(jù)需要逐步放大直至收斂!也有人建議最后用能量來控制收斂,
convergence value 是收斂值,convergence norm是收斂準(zhǔn)則。ansys可以用cnvtol命令,如:cnvtol,f,10000,0.00001,2,,其中f是指采用力結(jié)果,10000是收斂絕對值,0.00001是收斂系數(shù),2是收斂2范數(shù)。
收斂準(zhǔn)則應(yīng)該是指選取那種結(jié)果進(jìn)行收斂判定,通常有三種選擇,分別是力(f),位移(u)、和能量。當(dāng)然這三種形式可以單獨(dú)使用也可以聯(lián)合使用。收斂準(zhǔn)則的另一層意思應(yīng)該是選取什么范數(shù)形式(1、2、3范數(shù))。一般結(jié)構(gòu)通常都選取2范數(shù)格式。
而收斂值只是收斂準(zhǔn)則中的一部分,如cnvtol命令中的收斂絕對值與收斂系數(shù)的乘積就應(yīng)該是你所指的收斂值(convergence value)。
ansys 使用收斂準(zhǔn)則有L1,L2,L~~(無窮大)三個收斂準(zhǔn)則。
在工程中,一般使用收斂容差(0.05)就可以拉。
建議使用位移收斂準(zhǔn)則( cnvtol,u,0.05,,, )與力收斂準(zhǔn)則( cnvtol,f,0.05,,, )。因為僅僅只使用一個收斂準(zhǔn)則,會存在較大的誤差。
假如你只能是使用一個收斂準(zhǔn)則,建議你提高收斂容差(0.01以下)。
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